Cristallino e Retina: Adattamento e Messa a Fuoco dell'Occhio PDF

CRISTALLINO E RETINA: ADATTAMENTO E MESSA A FUOCO DELL'OCCHIO Questa lezione si concentra sul cristallino, la seconda lente dell'occhio, e sulla sua capacità di accomodazione, nonché sulla sua interazione con la retina. Riflesso Pupillare: Ricapitolazione Nella lezione precedente, abbiamo discusso...

CRISTALLINO E RETINA: ADATTAMENTO E MESSA A FUOCO DELL'OCCHIO Questa lezione si concentra sul cristallino, la seconda lente dell'occhio, e sulla sua capacità di accomodazione, nonché sulla sua interazione con la retina. Riflesso Pupillare: Ricapitolazione Nella lezione precedente, abbiamo discusso del riflesso pupillare, che: Regola la quantità di luce che raggiunge la retina. Aumenta la profondità di campo. Il diametro pupillare varia in base all'intensità luminosa, ma questa capacità si riduce con l'età. Il Cristallino: Struttura e Funzione Il cristallino è la seconda lente dell'occhio, fondamentale per la messa a fuoco. È composto da: Un nucleo polposo. Cellule lamellari trasparenti. Uno strato anteriore di epitelio. Capsule trasparenti che lo avvolgono. Trasparenza e Indice di Rifrazione del Cristallino Il cristallino è trasparente, ma assorbe maggiormente le lunghezze d'onda del violetto rispetto al rosso. Il cristallino ha un indice di rifrazione maggiore dell'umor acqueo e vitreo (che hanno un indice di rifrazione simile) per poter piegare la luce. Potere Diottrico del Cristallino Le superfici anteriore e posteriore del cristallino hanno entrambe un effetto convergente sulla luce, contribuendo complessivamente a circa 13 diottrie quando il cristallino è a riposo (non accomodato). La curvatura posteriore è maggiore (raggio minore), e quindi ha un maggiore effetto convergente. Accomodazione: La Regolazione della Messa a Fuoco Cristallino e Accomodazione: Il cristallino non ha muscoli propri, ma la sua forma è controllata dal muscolo ciliare. Il cristallino, per analogia, è come un palloncino (gavettone): tende a essere sferico, ma se tirato da delle fibre assume una forma a lenticchia. Occhio a Riposo (Non Accomodato): Il cristallino assume una forma appiattita (a lenticchia). In questa condizione, mette a fuoco oggetti lontani. Necessità di Accomodare: Quando un oggetto si avvicina, i raggi di luce diventano divergenti e non vengono focalizzati correttamente sulla retina (il fuoco è dietro). Per mettere a fuoco oggetti vicini, il cristallino deve aumentare il suo potere diottrico. Questo è reso possibile modificando la curvatura del cristallino. Meccanismo dell'Accomodazione 1. Pressione Endoculare: L'occhio è mantenuto turgido da una pressione interna (15-20 mmHg), generata dal pompaggio di NaCl nel corpo ciliare e dal riassorbimento nel canale di Schlemm. 2. Zonula di Zinn: Il cristallino è collegato alla parete dell'occhio tramite fibre collagene, la zonula di Zinn. 3. Muscolo Ciliare: Il muscolo ciliare, situato tra la zonula e la sclera, è responsabile dell'accomodazione. Quando il muscolo è rilassato, le fibre della zonula sono tese e il cristallino assume la forma appiattita per la visione da lontano. Quando il muscolo si contrae, si fa carico della pressione endoculare, le fibre della zonula si allentano, e il cristallino assume una forma più sferica, aumentando il suo potere diottrico, permettendo di mettere a fuoco oggetti vicini. 4. Punto Prossimo: La minima distanza di messa a fuoco è di circa 10-15 cm e rappresenta la massima contrazione del muscolo ciliare e massima curvatura del cristallino. 5. Innervazione: Il muscolo ciliare è innervato dal sistema nervoso autonomo, in particolare dal parasimpatico. Dinamiche dell'Accomodazione Le fibre della zonula di Zinn sono separate, permettendo ai fluidi di scorrere tra di esse. Quando il muscolo ciliare si contrae, si fa carico della pressione endoculare, permettendo al cristallino di assumere una forma più sferica. La messa a fuoco avviene attraverso la modifica della curvatura del cristallino (più che la traslazione della lente). Osservazione dell'Accomodazione con Lampada a Fessura La lampada a fessura permette di osservare la variazione della curvatura del cristallino. La luce incidente sul cristallino viene rifratta e riflessa, rendendo visibile la sua forma. Le scansioni ottiche (tipo TAC ottica) permettono di osservare la riduzione della distanza tra cristallino e cornea quando si accomoda. Accomodazione in Diverse Specie Mammiferi e Uccelli: Strizzano il cristallino per accomodare (gli uccelli lo fanno in modo più pronunciato). Anfibi: Traslano il cristallino avanti e indietro. Animali Primitivi: Utilizzano un meccanismo simile a quello di una macchina fotografica a foro stenopeico, senza la necessità di accomodare, a scapito di un'immagine poco luminosa (per questo hanno occhi grandi). Accomodazione, Convergenza e Miosi L'accomodazione non avviene mai da sola, ma in sinergia con: Convergenza: I due occhi convergono sull'oggetto. Miosi: La pupilla si restringe, aumentando la profondità di campo e diminuendo la quantità di luce. Questi tre meccanismi sono regolati dal sistema nervoso autonomo: il parasimpatico è responsabile dell'accomodazione e della miosi, mentre l'ortosimpatico causa midriasi. Presbiopia e Opacizzazione del Cristallino Presbiopia: Con l'età, la capacità di accomodare diminuisce. Il punto prossimo si allontana, rendendo difficile mettere a fuoco gli oggetti vicini. Questo è causato dall'irrigidimento del cristallino e/o dalla riduzione di funzionalità del muscolo ciliare. Opacizzazione del Cristallino (Cataratta): Con l'età il cristallino può opacizzarsi, alterando la visione, in particolare per le lunghezze d'onda del verde, blu e violetto. Corpo Vitreo Dietro il cristallino, si trova il corpo vitreo, una sostanza gelatinosa e trasparente. L'indice di rifrazione del corpo vitreo è simile all'umor acqueo, e anche qui è fondamentale che la quantità di proteine sia minima per mantenere la trasparenza. Spero che questa rielaborazione sia utile per lo studio. DIFETTI DI RIFRAZIONE DELL'OCCHIO: MIOPIA, IPERMETROPIA E ASTIGMATISMO In questa lezione, esamineremo i principali difetti di rifrazione dell'occhio e come vengono corretti. Emmetropia: La Visione Ideale Un occhio senza difetti di rifrazione è detto emmetrope. Questo non significa necessariamente avere una vista perfetta, ma piuttosto che l'occhio è in grado di mettere a fuoco le immagini sulla retina senza accomodare. Visione da Lontano: L'occhio emmetrope mette a fuoco oggetti distanti senza accomodare (cristallino teso). Accomodazione: Con la massima accomodazione, riesce a mettere a fuoco oggetti a circa 10-15 cm di distanza (punto prossimo). Miopia: L'Occhio "Corto" Il miope, comunemente detto "occhio corto", ha un eccesso di curvatura della cornea e/o del cristallino. Messa a Fuoco: In un occhio miope, i raggi di luce provenienti da oggetti lontani convergono prima di raggiungere la retina, nel corpo vitreo, generando un'immagine sfocata. Accomodazione: Un miope non ha bisogno di accomodare per vedere gli oggetti lontani, anzi, ciò peggiorerebbe la visione. Invece, il miope mette a fuoco oggetti vicini senza accomodare, e può accomodare per vederli ancora più vicini. Correzione: La miopia viene corretta con lenti divergenti (negative), che riducono il potere diottrico complessivo dell'occhio, spostando il fuoco sulla retina. Ipermetropia: L'Occhio "Lungo" L'ipermetrope, comunemente detto "occhio lungo", ha un difetto di curvatura (eccessiva lunghezza del bulbo) per cui i raggi provenienti dall'infinito convergono dietro alla retina. Messa a Fuoco: L'ipermetrope deve accomodare costantemente per vedere chiaramente sia da lontano che da vicino, e ha difficoltà a mettere a fuoco oggetti vicini, perchè ha il punto prossimo più lontano rispetto all'occhio emmetrope. Accomodazione: L'ipermetrope deve accomodare anche per vedere da lontano, il che provoca affaticamento oculare e mal di testa. Correzione: L'ipermetropia viene corretta con lenti convergenti (positive), che aumentano il potere diottrico dell'occhio, spostando il fuoco sulla retina. Rappresentazione dei Difetti di Rifrazione Occhio Ridotto: Il modello dell'occhio ridotto considera cornea e cristallino come un'unica lente, con una distanza focale di circa 17 mm dalla retina. Punto Remoto e Punto Prossimo: L'occhio emmetrope ha un punto remoto all'infinito e un punto  prossimo a 10-15 cm. Nel miope, il punto remoto è limitato a pochi metri, mentre nel ipermetrope è "oltre" l'infinito. Astigmatismo: La Curvatura Irregolare L'astigmatismo è un difetto di rifrazione causato da una curvatura irregolare della cornea, che non è sferica, ma ovoidale (come una palla da rugby). Visione: Nell'astigmatismo, l'occhio ha una curvatura diversa nei vari meridiani (piani), e non mette a fuoco correttamente l'immagine. L'occhio astigmatico può essere miope in una direzione e ipermetrope in un'altra. Diagnosi: L'astigmatismo viene diagnosticato proiettando sulla cornea una griglia di cerchi luminosi. Se la cornea non è sferica, i cerchi appaiono come ellissi. Correzione: L'astigmatismo viene corretto con lenti cilindriche, orientate per compensare la curvatura irregolare della cornea. Le lenti astigmatiche sono caratterizzate da una componente cilindrica e una sferica, e hanno un asse specifico di orientamento. Vascolarizzazione dell'Occhio L'occhio è altamente vascolarizzato, con diverse arterie che irrorano la retina e le altre strutture. Arteria Centrale della Retina: Proviene dalla carotide interna tramite l'arteria oftalmica, e irrora la retina dal versante dell'umor vitreo. Arterie Ciliari Posteriori Brevi: Irrorano la coroide, che a sua volta nutre la retina. Arterie Ciliari Posteriori Lunghe: Irrorano l'iride e il corpo ciliare. Vasi Retinici e Disco Ottico La componente vascolare retinica è molto invadente nel disco ottico, per poi diramarsi e coprire la retina. La fovea e la macula, punti di massima acuità visiva, non sono coperte dai vasi sanguigni, che formano una fitta rete intorno. Spero che questa rielaborazione sia utile per lo studio. LA RETINA: STRUTTURA E FUNZIONE DEL PANNELLO FOTOSENSIBILE Questa lezione si concentra sulla retina, il pannello fotosensibile dell'occhio, esaminando la sua struttura, i suoi componenti e il loro funzionamento. Struttura Invertita della Retina Contrariamente a quanto si potrebbe aspettare, la retina ha una struttura invertita: Posizione dei Fotorecettori: I coni e i bastoncelli, i fotorecettori della retina, si trovano nella parte più interna della retina, con i loro segmenti sensibili invaginati nell'epitelio pigmentato. Epitelio Pigmentato: Questo strato, nero nell'uomo per via della melanina, assorbe la luce non catturata dai fotorecettori. In alcuni animali, questo strato è riflettente (es: occhio del gatto), per aumentare la possibilità di catturare fotoni in condizioni di scarsa illuminazione, a scapito però dell'acuità visiva. Cattura dei Fotoni e Funzione dell'Epitelio Pigmentato La cattura dei fotoni è un processo statistico: Foto Pigmenti: I coni e i bastoncelli contengono dischi con foto pigmenti che interagiscono con i fotoni. Destino dei Fotoni Non Catturati: Vista Acuta (Uomo): I fotoni non catturati vengono assorbiti dalla melanina dell'epitelio pigmentato, trasformandosi in calore. Visione Notturna (Gatto): Invece di assorbire i fotoni non catturati, l'epitelio pigmentato li riflette, aumentandone le possibilità di interazione con i fotorecettori, a scapito dell'acuità visiva. Fovea e Massima Acuità: Per massimizzare l'acuità visiva, gli strati superficiali della retina si spostano lateralmente nella fovea, lasciando i fotorecettori esposti alla luce diretta, con l'irrorazione superficiale che si sposta lateralmente. Inoltre, nella fovea ci sono solo coni. Strati della Retina La retina, di origine embrionale simile alla corteccia cerebrale, è composta da diversi strati: 1. Epitelio Pigmentato: Lo strato più esterno, con funzione di assorbimento e riciclo. 2. Segmenti dei Fotorecettori: Strati esterno e interno di coni e bastoncelli, che contengono i foto pigmenti. 3. Strato Nucleare Esterno: Contiene i nuclei dei fotorecettori. 4. Strato Plessiforme Esterno: Strato di sinapsi tra i fotorecettori e le cellule bipolari, con cellule orizzontali. 5. Strato Nucleare Interno: Contiene i nuclei di cellule bipolari e interneuroni. 6. Strato Plessiforme Interno: Strato di sinapsi tra le cellule bipolari e le cellule gangliari, con cellule amacrine. 7. Strato delle Cellule Gangliari: Uniche cellule della retina che producono potenziali d'azione.  8. Strato delle Fibre Nervose: Assoni delle cellule gangliari che formano il nervo ottico. Riciclo dei Dischi Fotosensibili I dischi nei fotorecettori vengono costantemente riciclati: I dischi vecchi vengono "mangiati" dalle cellule dell'epitelio pigmentato. I fotorecettori rigenerano continuamente nuovi dischi. Sensibilità Spettrale di Coni e Bastoncelli I fotorecettori non sono tutti uguali: Bastoncelli: Contengono un unico tipo di foto pigmento, più sensibile alla luce (e quindi specializzati nella visione notturna o in penombra), con un picco di sensibilità verso il verde. Coni: Sono meno sensibili dei bastoncelli e responsabili della visione a colori. Ne esistono tre tipi, ognuno con un picco di sensibilità diverso: Coni "L" (o "rossi"): Sensibili alle lunghezze d'onda lunghe (arancione-rosso). Coni "M" (o "verdi"): Sensibili alle lunghezze d'onda medie (verde-giallo). Coni "S" (o "blu"): Sensibili alle lunghezze d'onda corte (blu). I coni sono denominati anche con il nome dei loro fotopigmenti: iodopsina cianolabile (coni blu) eritrolabile (coni rossi) clorolabile (coni verdi) Distribuzione dei Fotorecettori nella Retina Fovea: Contiene solo coni, ed è il punto di massima acuità visiva. Periferia: La densità dei coni diminuisce, mentre quella dei bastoncelli aumenta. Disco Ottico: Non contiene fotorecettori e corrisponde al punto cieco dell'occhio. Il Punto Cieco Il punto cieco è dimostrabile tramite esperimenti semplici: Fissando un punto con un occhio e avvicinandosi allo schermo, si può far "scomparire" un oggetto in un punto specifico del campo visivo. Il punto cieco di un occhio si trova nel campo visivo coperto anche dall'altro occhio, per cui l'informazione mancante viene fornita dall'occhio controlaterale. Spero che questa rielaborazione sia utile per lo studio. CONI E BASTONCELLI: CARATTERISTICHE E MECCANISMI DI TRASDUZIONE DELLA LUCE Questa lezione approfondisce le caratteristiche e i meccanismi di funzionamento dei coni e dei bastoncelli, i fotorecettori della retina, e il fenomeno della persistenza retinica. Caratteristiche dei Bastoncelli Numero: Circa 100-120 milioni per retina. Distribuzione: Prevalentemente nelle zone periferiche della retina, assenti nella fovea. Sensibilità alla Luce: Molto sensibili alla luce, saturano con alte intensità luminose. Sono inibiti (iperpolarizzati) dalla luce. Persistenza Retinica: Alta, dovuta alla grande quantità di dischi fotosensibili, il che permette una cattura del fotone più efficace ma con tempi di riarmo più lunghi. Funzione: Visione in condizioni di scarsa illuminazione (visione notturna). Tipo: Un solo tipo. Convergenza: Alta convergenza sulle cellule successive. Percezione del Colore: Visione in bianco e nero. Caratteristiche dei Coni Numero: 5-8 milioni per retina. Distribuzione: Prevalentemente al centro della retina (macula e fovea centrale). Sensibilità alla Luce: Meno sensibili dei bastoncelli, ma si riarmano più rapidamente una volta inibiti. Persistenza Retinica: Minore rispetto ai bastoncelli. Funzione: Visione in condizioni di luce normale (visione diurna). Tipo: Tre tipi (sensibili al rosso, verde e blu). Convergenza: Bassa convergenza sulle cellule successive. Percezione del Colore: Visione a colori. Corrente al Buio nei Fotorecettori Sia i coni che i bastoncelli sono eccitati al buio: Canali al Sodio: Nel segmento esterno dei fotorecettori ci sono canali al sodio GMP ciclico dipendenti che fanno entrare sodio, depolarizzando la cellula. GMP Ciclico: Il GMP ciclico viene continuamente prodotto nel citoplasma e tiene aperti i canali al sodio. Potenziale di Membrana: Al buio il potenziale di membrana è di circa -40 mV (meno negativo del potenziale di riposo di altre cellule) Rilascio di Glutammato: La depolarizzazione mantiene aperti i canali voltaggio dipendenti al calcio, permettendo un rilascio costante di glutammato nel buio. Risposta alla Luce e Iperpolarizzazione Interruzione della Corrente al Buio: Quando la luce colpisce i fotorecettori, la corrente al buio si interrompe. Questo porta a un'iperpolarizzazione della cellula, cioè un calo di potenziale di membrana e all'arresto del rilascio di glutammato. Segnale Graduato: La risposta alla luce non è un potenziale d'azione ma un potenziale generatore con rilascio di neurotrasmettitore graduato. Il Fotopigmento: Rodopsina e Iodopsina Il meccanismo di trasduzione della luce è basato su: Rodopsina: Nei bastoncelli. Iodopsina: Nei coni. Questi fotopigmenti sono composti da: Opsina: Proteina transmembrana con 7 domini. Retinale: Derivato della vitamina A, legato al settimo dominio dell'opsina. Fototrasduzione: Passaggi Chiave 1. Assenza di Luce: Il retinale si trova nella conformazione 11-cis. 2. Presenza di Luce: Un fotone viene catturato dal retinale, che passa alla conformazione trans, causando il suo distacco dall'opsina. 3. Attivazione della Trasducina: L'opsina sbiancata interagisce con la trasducina, una proteina G, che attiva la fosfodiesterasi. 4. Riduzione del GMP Ciclico: La fosfodiesterasi converte il GMP ciclico in GMP, riducendone la concentrazione nel citoplasma e chiudendo i canali al sodio GMP dipendenti. 5. Iperpolarizzazione: La chiusura dei canali al sodio causa l'iperpolarizzazione del fotorecettore. Il Ruolo del Calcio Il calcio ha un ruolo importante nella trasduzione del segnale: Accumulo al Buio: Al buio, il calcio entra attraverso i canali al sodio e si accumula nel citoplasma. Effetti del Calcio: Aumenta l'attività della rodopsina. Inibisce la guanilato ciclasi. Inibisce i canali ionici al sodio. Desensibilizzazione alla Luce: Il calcio contribuisce alla sensibilità del fotorecettore alla luce. Interruzione della Trasduzione Quando la luce scompare, per interrompere la trasduzione è necessario: Fosforilazione dell'Opsina: L'opsina viene fosforilata e si lega all'arrestina, bloccando l'interazione con la trasducina. Attività GTPasica della Trasducina: La trasducina inattiva la fosfodiesterasi. Rimozione del Calcio: Il calcio viene rimosso tramite scambiatori e pompe, desensibilizzando la rodopsina, riattivando la guanilato ciclasi e aprendo i canali al sodio. Persistenza Retinica La persistenza retinica è la capacità di un fotorecettore di mantenere il suo stato di risposta per un certo periodo di tempo dopo che lo stimolo è scomparso. Bastoncelli: La persistenza è molto più lunga nei bastoncelli che nei coni, soprattutto per le lunghezze d’onda più elevate (quindi, anche a intensità di luce minore). Coni: La persistenza è di circa 1/25 di secondo a basse intensità, e può allungarsi con l'aumentare della luce. Questo fenomeno è alla base del funzionamento del cinema e delle immagini in movimento: Le immagini vengono percepite in sequenza e in modo continuo se proiettate a una frequenza di almeno 24/25 fotogrammi al secondo. Spero che questa rielaborazione sia utile per lo studio.